高中程序設計試題的設計與修改

孫秀峰

《普通高中信息技術課程標準（2017年版）》（以下簡稱《標準》）要求普通高中信息技術課程內容要緊扣數據、算法、信息系統和信息社會等學科大概念，培養學生信息意識、計算思維、數字化學習與創新、信息社會責任。計算思維是指個體運用計算機科學領域的思想方法，在形成問題解決方案的過程中產生的一系列思維活動，運用合理的算法形成解決問題的方案，并遷移到與之相關的其他問題的解決中?！稑藴省分袑Α氨匦拚n程模塊1：數據與計算”中的程序設計的要求是：“掌握一種程序設計語言的基本知識，使用程序設計語言實現簡單算法。通過解決實際問題，體驗程序設計的基本流程，感受算法的效率，掌握程序調試與運行的方法。”這就明確了在這一輪課改中，普通高中信息技術課程需要進行程序設計語言的教學。在眾多程序設計的語言中，Python作為一種面向對象的解釋型計算機程序語言，具有簡單、免費、開源、可移植性的特點，在信息技術新教材的編寫時倍受青睞，成為首選。

在2003版課標實施的十多年里，筆者所在地區的普通高中信息技術選修課程沒有選擇“算法與程序設計”模塊，很多高中信息技術教師也十多年沒有教授過程序設計，因此，為了更好地學習和使用新教材，筆者所在地區組織了全體高中信息技術教師Python語言線上培訓，在培訓時一道關于循環結構的填空題引起了大家的熱議。

● 試題及參考答案分析

題目如圖1所示，這是一道經典的循環結構程序題。在分析本題答案之前先要了解range（）和print（）兩個函數相關的參數含義。函數Range（）格式：range（begin，end，step），如下頁表1所示。函數Print（）格式：print（value，…，ep=''，end='＼n'，file=sys.stdout， flush=False），如下頁表2所示。

參考答案為：①1，101;②s+i;③s。分析：①空需要填寫的內容為變量i從1窮舉到100，故填1，101;根據②空后面的提示，將變量i的值累加到累加器s中，故填s+i;③空就是要填輸出累加器s的值，故填s。

本題的參考答案是教師和學生們很容易思考到的，也符合常規思維，但由于本題設計的填空關聯度非常高、Python語言的range（）函數的參數可省略和print（）函數的格式靈活性等特點，教師們經過討論發現本題除了參考答案外還有許多解，答案不是唯一的，無論是筆試還是機試，教師在批改作業時都會遇到麻煩。

● 多解詳細分析

解法1：①空填“1，100，1”或“101”，②、③空不變。

分析：range（1，101，1）的步長為1，生成1，2，3，…，100的序列，range（101）表示從0開始計數，生成0，1，2，3，…，100的序列，循環執行后變量s中保存的結果是從1到100的和。range（101）多執行一次循環，結果不變;range（1，101，1）跟range（1，101）執行循環次數是一樣的。

解法2：①空填“1，100”或“100”，②空不變，③空填s+100。

分析：range（1，100）生成1，2，3，…，99的序列，range（100）生成0，1，2，3，…，99的序列，循環執行后變量s中保存結果是從1到99的和，最后通過輸出時s變量+100，如此也能求出1到100的和。當然，順著這種填法，若①空填“99”、③空填s+100+99，輸出結果也是1到100的和，如此思路還會填出多種組合的答案來，但缺少理由認為這些答案就是錯誤的，只是沒有充分利用for語句功能而已。

解法3：①空填“100，0，-1”，②、③空不變。

分析：range（）函數的步長參數可以為負數，生成的序列為倒序。例如，range（100，0，-1）生成從100至1、間隔為1的連續遞減的等差數列序列100，99，98，…，2，1，從而求出從100到1的和。有時我們逆向思考，采用倒序也是解決問題的好方法。

解法4：①、②空不變，③空填“'和='，s”或“"和="，s”等。

分析：print（）函數可輸出多個value，value可以是數值也可以是字符串等，若加上字符串可清晰地顯示輸出的值是什么的結果，如此解輸出為“和=5050”，結果指向性更明確。因為字符串的值可以任意選取，以及print（）函數可以設置“sep=''”等多個參數，所以③空還能填出許多種答案，如print（s，sep=''）等。

解法5：①、②空不變，③空填“5050”。

分析：高斯巧妙地用（1+100）×50很快就把本題結果計算出來了，如果有學生在③空就填“5050”，是正確還是錯誤呢？因為本題是計算1+2+3+…+100的和，程序不需要輸入，程序結果是什么也是已知的，程序運行后結果顯示也是正確的，如此填寫很難確定是對還是錯。當然，如果學生要這樣填，只是本題程序運行結果顯示正確，但并沒有充分理解累加器s的作用，也沒有理解程序設計的基本流程，不利于培養計算思維，也不利于分析和理解算法，所以教師在教學過程中需要加強算法引導防止此類現象發生。

● 試題修改及解析

由于在設計本題的題干時，填空的限制條件相對寬松，導致多解，綜上分析，為使答案具有確定性，從而更好地培養學生的計算思維和編程能力，也方便教師講解此題和批改作業，可進行如下幾種修改。

修改1：若填寫參考答案的結果，可增加題干限制性說明（如下頁圖2）。

解析：增加兩處限制說明，學生解題時方向清楚，答案也就明確，考查學生的“雙基”。

修改2：調整填空項（如下頁圖3）。

解析：將變量i的取值范圍和輸出固定，這樣設計的填空既考查了學生Python語句的基本知識，又訓練了學生的計算思維，培養了學生分析問題的能力。

修改3：設計成一道單項選擇題，或設計成一道多項選擇題。

設計成單項選擇題時，選項可設為：

A. ①1，101? ②s+i? ③s

B. ①1，100? ②s+i? ?③s

C. ①1，100? ②+i? ?③s

D. ①1，101，1 ②s+i? ③i

設計成多項選擇題時，選項可設為：

A. ①1，101? ②s+i? ③s

B. ①101? ?②s+i? ③s=，s

C. ①100，0，-1 ②s+i? ③s

D. ①100? ? ②s+i? ③s

多項選擇題四個選項中有A、B、C為正確選項，若題干改為選擇一個錯誤選項，那本題就變成一道單項選擇題。

解析：由填空題改為選擇題既考查了學生掌握相關知識點的熟練程度，也考查了學生的必備能力。

● 設計試題的思考

1.研究課程標準

課程標準是新課程改革的“魂”?！稑藴省访鞔_了“高中信息技術學業評價一般包括紙筆測試、上機測試等方式”的評價方式，紙筆測試和上機測試各有所長，適合不同的評價內容和目標，應相互補充、綜合運用?！稑藴省分赋觯杭埞P測試的效率較高，在設計測試試卷時，要適度設置和增加要求學生通過理解和探究來解決的開放性題目，如問題解決分析等，以拓展紙筆測試在評價內容和評價目標等方面的廣度和深度。上機測試可以評價學生使用技術工具的熟練程度，能夠考查學生利用信息技術解決問題的能力。本輪改革沒有考試大綱，只有通過不斷地學習《標準》、學習不同出版社的新教材，才能掌握新課程改革的基本理念，才能科學地設計每一道題。

2.儲備知識

“要給學生一杯水，教師要有一桶水”，同理，“要想出好一道題，需要儲備十道題”。例如Python的知識儲備，教師們可通過自學或MOOC、直播課學習，掌握語法規則，提升自身的編程能力和編程技巧，遇到問題時可在教研組或主備課活動時跟同事們研討，也可通過QQ、微信群及時交流探討，以達到熟練掌握和深刻理解的程度。知識儲備豐富了，才能夠設計出新穎、巧妙、表述嚴謹的試題。